В 1955 году, окончив с отличием институт, Кален Токмухамедов попросился служить в родной Казахстан, и был направлен на строительство Научно-исследовательского испытательного полигона № 5 Министерства Обороны СССР, более известного как космодром Байконур.
На Байконуре Токмухамедов возглавил политотдел военно-строительных отрядов 130-го Управления инженерных работ.
Под его руководством проходило строительство стартовых площадок, пусковых комплексов, монтажно-испытательных корпусов космодрома, первых домов жилого посёлка Ташкент-90, впоследствии ставшего городом Байконуром.
В своей работе Токмухамедов пересекался со многими известными людьми того времени, конструкторами и космонавтами. Дружеские отношения у Калена Хусаиновича сложились с главным создателем советской ракетно-космической программы Сергеем Павловичем Королёвым.
В 1970 году, на открытии памятника С. П. Королеву в Ленинске, Кален Токмухамедов сказал: «Громы ракет, созданных Сергеем Павловичем, взбудоражили древнюю казахскую землю, ставшую первой космической гаванью Вселенной. Имя Сергея Павловича вечно останется в сердце нашего народа»[2].
С 1962 по 1976 годы Кален Токмухамедов был бессменным депутатом Ленинского городского Совета. Из 36 лет службы в Вооруженных Силах, 19 лет полковник Токмухамедов отдал строительству космодрома Байконур и города Ленинска[3].
В 1978 году полковник Токмухамедов вышел в отставку, но продолжил работать в строительном комплексе Байконура.
Умер Кален Токмухамедов в 1991 году, похоронен в городе Ленинске (ныне – город Байконур).
Фронтовой корреспондент Борис Козловский в газете 69-й стрелковой дивизии «В бой за Родину» от 3 ноября 1942 г., № 115, под рубрикой «Казахи сражаются вместе с русскими» написал статью «Лейтенант». Вот отрывок из нее:
«… С первых дней боец Токмухамедов из отделения младшего сержанта Гомонова обратил на себя внимание своей неукротимой энергией. Он вникал во все мелочи, хотел лучше других разобраться в военном деле. Политрук роты выделил его агитатором.Агитировал он личным примером, кропотливо работал с каждым. Боец Кузембеков отставал в учебе, про него говорили – «Безнадежный парень, хоть учи, хоть не учи». Кален не согласился с этим, он нашел ключ к сердцу Кузембекова. Помог ему овладеть русским языком, вместе собирал и разбирал винтовку, учил правилам стрельбы. На фронте Кузембеков стал снайпером. Не одного фашиста настигла его пуля. В бою отважный снайпер погиб смертью храбрых. Родной Казахстан не забудет своего защитника.На фронт Кален Токмухамедов приехал уже не рядовым бойцом, а заместителем политрука. Командованию нужно было узнать, каковы силы врага, стоящего перед нашим передним краем. В разведку подбирали добровольцев. И тут сын казахского народа остался верен себе – быть первым там, где опасней.Пять дней в тылу у врага не прошли даром. Были разведаны минометная батарея, обнаружено местонахождение пулеметных точек и дзотов в фашистском логове. После возвращения из разведки случилось то, что в жизни бывает один раз – комсомолец Токмухамедов получил красную книжечку кандидата партии.Прошло немного времени, он стал руководителем комсомольской организации целого подразделения.В орудийном расчете, на минометной батарее, среди стрелков и пулеметчиков – там и только там бывает Кален Токмухамедов. С ним бойцы делятся своими успехами, говорят о своих трудностях, о бытовых мелочах, читают письма из родных мест.Среди комсомольцев подразделения немало воинов, награжденных орденами и медалями. Казахи занимают в этом ряду почётное место. Разведчики Баранов, Серсенбаев, Абильдаев, снайперы Айбеков, Пулатов – герои части. Немало поработал Токмухамбетов, чтобы воспитать их такими храбрыми.Путь Калена Токмухамедова от рядового бойца до среднего командира – на днях ему присвоено командное звание «лейтенант», – не является чем-то необычным. Это вполне естественно в нашей Красной Армии, где к руководству выдвигаются способные красноармейцы, вне зависимости от их национальной принадлежности»[16].
Как писатель Токмухамедов известен своей автобиографической документальной повестью «1001 сутки на фронте». Центральная фигура повести – Ибрагим Токжанов. Под этим именем Кален Хусаинович описал свою боевую юность[17].